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該成果建立了新型復雜橋梁結構的虛擬激勵法理論，應用該理論針 對三維鋼結構拱橋、自錨式懸索橋等復雜橋型進行研究，提出了適合于軟土地區(qū)的地震動場、自功率譜及相干函數(shù)等模型，進行了抗震性能研究，發(fā)明了具有很強抗震性能的鋼管混凝土腹桿組合箱梁，對于類似橋梁的抗震設計具有重要的參考價值；對拱橋的橫向支撐鋼管混凝土N型相貫節(jié)點進行了理論分析和試驗研究，得出往復荷載作用下不同加強形式破壞特征一致的結論，可為大跨徑組合橋梁的設計與

地源熱泵系統(tǒng)具有機組性能系數(shù)高、節(jié)能效果好、利用可再生能源、系統(tǒng)簡單、運行費用低等優(yōu)越性，是21世紀以節(jié)能和環(huán)保為特征的具有發(fā)展前途的綠色空調技術，地下?lián)Q熱器性能對地源熱泵的整體性能起著決定性作用，因此測試地源熱泵地下?lián)Q熱器換熱性能對地源熱泵設計、改性和評價至關重要。目前的現(xiàn)場測試需要很多儀器和設備，每測一個地下?lián)Q熱器，均需重新搭建試驗臺，且實驗場地與實驗室有一定距離，搬運如此多設備也非常不方便，浪費時間、浪費人力和財力。為改進這些缺點，本項目將地下?lián)Q熱器測試平臺進行集成，并做成移動測試車的形式，對不同的地下?lián)Q熱器只需進行測點布置，即可快速進行測量。

 在可再生能源日益短缺及溫室效應日趨惡劣的嚴峻形勢下，Seebeck效應作為一種新的能源轉化方式，可以有效地將日常生活及工業(yè)生產(chǎn)廢熱和不能被太陽能電池有效吸收的紅外波段轉化為亟需的電能，故而引起了科研工作者們的廣泛關注。衡量熱電材料能量轉化效率的最重要的指標是其品質因子ZT(=S2σT/κ)，如何提高材料的品質因子是熱電科研工作者們普遍關注的問題。     由于本征的納米析出相以及價鍵非簡諧性(bond anharmonicity)的存在, BiAgSeS具有非常低的本征熱導率κ；然而，因其過低的載流子遷移率極大地限制了其功率因子S2σ。何佳清教授課題組巧妙地將在二維薄膜中廣泛運用的調制摻雜(modulation doping)技術推廣到三維塊體BiAgSeS材料中，使用具有不同載流子濃度的異質晶粒構建三維復合結構，從而極大地提升了該材料中的載流子遷移率，使得功率因子S2σ相對于均勻摻雜的對照樣品提升了約87%，進而顯著地提升了BiAgSeS材料的熱電轉化效率。文章結合了透射電子顯微術和理論計算對在n型BiAgSeS三維塊體復合材料中運用調制摻雜改進載流子遷移率的物理機制做了深入的探討；該工作對調制摻雜技術在三維塊體熱電材料中的廣泛運用頗具啟發(fā)意義。

成果簡介：目前國內(nèi)外CAE軟件中的建模主要是基于公稱尺寸或設計尺寸進行的，不包含零件加工誤差、裝配誤差等制造特性，使得仿真結果與實際運行試驗結果相差甚遠。針對這一問題，精密微小型制造技術課題組經(jīng)過近10年的努力，攻克了制造特性參數(shù)化建模、系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)傳輸?shù)入y關，開發(fā)了基于制造特性的機械系統(tǒng)性能仿真軟件，以Pro/E和Ansys為工具，結合VC及SQLServer實現(xiàn)帶有制造特性的參數(shù)化集成仿真。 項目來源：自行開發(fā) 技術領域：先進制造 應用范圍：可應用于兵

對于各種顆粒、纖維增強復合材料，目前主要采用大規(guī)模的宏觀力學實驗尋找力學性能變化規(guī)律，進而為提高材料力學性能提供支持，實驗繁雜，周期長，投入大。采用顯微鏡原位力學性能測試方法，對復合材料在各種外力作用下的破壞過程進行細觀觀測，有助于對填料、纖維的增強效果及其對復合材料力學性能的影響進行研究，進而探尋影響材料力學性能的主要因素，可大大節(jié)約開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。但目前國內(nèi)所具有的細觀力學性能觀測條件主要利用帶有原位加載臺的掃描電鏡技術，該實驗系統(tǒng)成本昂貴，國內(nèi)僅有少數(shù)幾家科研院所擁有此設備，主要適于科

鎂合金具有質量輕、比強度與比剛度高、導熱性好及電磁屏蔽能力強等一系列優(yōu)點，在軌道交通、電子信息、航空航天及國防軍工等領域具有廣闊的應用前景。鎂合金產(chǎn)品以鑄造件特別是壓鑄件為主，然而鑄造鎂合金存在晶粒粗大、力學性能較差、易產(chǎn)生缺陷等缺點，大大限制了鎂合金的應用。與鑄造鎂合金相比，變形鎂合金材料更具發(fā)展前途，通過變形可以生產(chǎn)規(guī)格多樣的板、棒、管、鍛件及型材產(chǎn)品，并且可以通過材料組織的控制和熱處理工藝的應用，獲得比鑄造鎂合金材料更高的強度，更好的延展性，從而滿足各種結構件的需要。然而鎂合金具有密排六

抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據(jù)其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發(fā)，將二者優(yōu)勢結合在一起，其最大的優(yōu)點是分子結構的可設計性。 一、項目分類 關鍵核心技術突破 二、成果簡介 細菌是感染疾病和食源性疾病中常見的病原體，特別是在醫(yī)療資源匱乏和公共衛(wèi)生相對差的地區(qū)，細菌感染己成為近年來主要的健康威脅之一。目前，針對細菌感染問題的主要處理方法是使用抗生素。但是，近年來由于抗生素的濫用，導致了全球范圍內(nèi)細菌耐藥性的增加以及耐藥菌感染的不斷加劇。因此，開發(fā)新型高效的廣譜抗菌材料勢在必行。 抗菌材料是指其本身具有殺滅或者抑制微生物生長的材料的總稱，一般根據(jù)其結構的不同可以分為以下幾大類：無機抗菌材料、有機抗菌材料、有機無機復合抗菌材料、天然抗菌材料以及高分子抗菌材料。其中，高分子抗菌材料基于天然及有機抗菌材料進行開發(fā)，將二者優(yōu)勢結合在一起，其最大的優(yōu)點是分子結構的可設計性。

制備在宏觀尺度上具備二維單片石墨烯的獨特本征性質的石墨烯三維體相材料是材料學研究中兼具學術價值和實用意義的重大挑戰(zhàn)。本項目制備得到了一種三維石墨烯宏觀體相材料，其由大量獨立且懸空的二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成。該材料具有良好的機械性能，在常溫可見光下作用下具有電子發(fā)射能力，在瓦特功率級別的可見波段激光或聚焦的太陽光照射下，厘米尺寸的此石墨烯材料樣品可以在真空條件下實現(xiàn)有效的直接光驅動，此現(xiàn)象為國內(nèi)外所首次觀察及報道，為石墨烯帶來了一種激動人心的潛在應用價值。上述材料的制備及相關性能研究還可為石墨烯在催化，能源轉換與存儲等領域的應用提供材料支持與相關理論支撐。 項目特色： 1.制備了基于二維石墨烯單元通過片層邊緣的化學鍵構筑而成三維石墨烯體相材料，該材料不僅保留了二維石墨烯材料的本征性質， 而且具備優(yōu)良的機械及光電性能。 2. 在國內(nèi)外首次觀察到厘米級尺寸的裸眼可見的宏觀石墨烯樣品，只依靠瓦特級別的光作為單一驅動源，即可實現(xiàn)較大距離(數(shù)十厘米)的有效的運動，并提出了光致電子發(fā)射驅動的機理解釋上述三維石墨烯體相材料獨特的光驅動， 3. 上述材料的制備與性能研究揭示通過有效合理的結構構筑手段，能夠得到以二維石墨烯作為構成單元，并有效保留其獨特二維性質和兼具三維宏觀形態(tài)的石墨烯體相材料，此項研究為其它二維材料的開展類似工作并拓展其應用提供了范例和思路。 已取得的成果： 項目的標志性研究結果于 2015 年 6 月在線發(fā)表于 NaturePhotonics，并于 2015 年 7 月正式發(fā)表（Nature Photonics, 2015, 9, 471-476）。雜志同期以“Two-dimensional materials: Lift off for graphene”發(fā)表了專題評論。英國著名科普雜志 New Scientist 以“Spacecraft builtfrom graphene could run on nothing but sunlight”為題報道了此研究，指出該成果“再為石墨烯這種優(yōu)良材料增添了一種驚人的性能”。國內(nèi)主要媒體包括人民日報、光明日報、新華網(wǎng)以及多家門戶網(wǎng)站等均對此研究進行了報道，中央電視臺《新聞聯(lián)播》欄目于 2015 年 6 月21 日也對此進行了報道。 市場應用前景： 空間飛行器是人類探索宇宙的重要工具，而動力源問題一直羈絆著人類無法走得更遠。目前幾乎所有的航空、航天飛行均采用化學驅動，即通過噴射燃燒的化學物質來獲得驅動力，光直接驅動飛行是科學界和航空界多年的夢想。

1.項目背景 化學反應器與精餾裝置是石化生產(chǎn)過程中使用最為廣泛的設備，也是最主要的耗能單元，反應器與精餾塔運行的好壞直接關系到石油化工企業(yè)的經(jīng)濟效益。反應與分離強化過程通常由多個單元耦合聯(lián)接而成，其不僅涉及反應與分離能力的協(xié)同機制、多單元組合與系統(tǒng)整體運行效能的關系，而且強化過程具有強非線性、大滯后和多變量耦合特性，以及經(jīng)濟、環(huán)境與安全等不確定性因素的干擾，都對強化過程的平穩(wěn)操作、協(xié)同調控與分級優(yōu)化帶來諸多的挑戰(zhàn)。 采用反應與精餾強化技術，通過傳質與傳熱的強化、物質流與能量流相互耦合，使強化過程具有大幅度提高反應轉化率或選擇性，降低生產(chǎn)能耗和污染物排放等優(yōu)越性。然而這種集成優(yōu)勢只有在反應能力與分離能力動態(tài)協(xié)同作用條件下才能被充分發(fā)揮，而且強化過程具有多穩(wěn)態(tài)、強非線性和多變量強耦合特性，這些都對強化過程的自動控制與優(yōu)化理論提出了新的挑戰(zhàn)。 采用傳統(tǒng)控制模式，當系統(tǒng)受到干擾時，很容易引起反應與分離能力動態(tài)失調和工況發(fā)生大范圍波動與偏移，造成產(chǎn)品質量不合格和能耗增加等控制難題。因此，在傳統(tǒng)控制模式的基礎上，探索反應與精餾強化過程的動態(tài)協(xié)同調控方法與動態(tài)優(yōu)化理論，對解決集成裝置的平穩(wěn)操作與自動控制難題，切實提高系統(tǒng)運行品質，有效降低裝置生產(chǎn)能耗和污染物排放方面具有重要意義 2.項目技術原理 南京工業(yè)大學綠色化工研究所，經(jīng)過多年研究發(fā)明了不同工況反應與蒸餾集成技術，可根據(jù)不同體系的特殊要求，實現(xiàn)不同工況反應與精餾的最佳匹配，解決了反應與蒸餾操作條件必須一致等問題。本項目在對強化過程機理模型、經(jīng)濟穩(wěn)態(tài)優(yōu)化和動態(tài)特性分析的前期研究基礎上，研究反應能力與精餾能力的動態(tài)協(xié)同調控新方法和強化過程的分級優(yōu)化理論，提出反應與精餾強化過程一體化設計思想，對傳統(tǒng)多單元生產(chǎn)過程具有很好的借鑒作用。項目針對反應與精餾過程自動控制系統(tǒng)設計與性能優(yōu)化調節(jié)方面主要開展以下技術： （1）反應與精餾強化過程多變量自動控制方案的設計與性能分析 在對反應與精餾過程機理建模、經(jīng)濟穩(wěn)態(tài)優(yōu)化設計和動態(tài)特性分析基礎上，采用穩(wěn)態(tài)增益矩陣和奇異值分析方法，合理選擇過程被控變量和操作變量配對模式，運用傳統(tǒng)控制策略設計反應精餾強化過程多變量自動控制方案，采用ASPEN PLUS流程模擬軟件和ASPEN DYNAMIC模塊進行控制方案的動態(tài)模擬測試，并根據(jù)實際工藝擾動情況，通過在動態(tài)流程模擬系統(tǒng)上分別加入不同幅度和方向的多種擾動和改變系統(tǒng)設定值，評價傳統(tǒng)控制模式閉環(huán)系統(tǒng)性能，在此基礎上，改進自動控制方案設計，確保設計的自動控制方案在實際應用中能夠維持平穩(wěn)有效運行。 （2）生產(chǎn)負荷自動調節(jié)和優(yōu)化技術原理 反應與精餾過程的生產(chǎn)負荷經(jīng)常隨著市場需求的變化進行調整，負荷的變化將可能引起系統(tǒng)工況的波動，產(chǎn)品質量下降，能耗增加等問題，甚至造成系統(tǒng)不穩(wěn)定而被迫停機。本項目采用設定值多步長滾動優(yōu)化、偏差區(qū)域容忍動態(tài)矩陣控制與傳統(tǒng)控制相融合方法，實現(xiàn)反應與分離能力動態(tài)協(xié)同調控；本項目在多變量基礎控制系統(tǒng)上，在關鍵控制回路增加設定值智能調節(jié)模塊和多變量協(xié)調預測控制模塊，分別采用設定值多步長滾動優(yōu)化、偏差區(qū)域容忍動態(tài)矩陣控制（Error tolerant DMC）與傳統(tǒng)控制相融合方法，實現(xiàn)反應能力與分離能力動態(tài)協(xié)同調控，使系統(tǒng)獲得了良好的跟蹤性能和魯棒性。解決傳統(tǒng)控制模式下擾動引起反應與分離動態(tài)失調，導致產(chǎn)品質量不合格、能耗和污染物排放增加等控制問題。在多變量協(xié)調預測控制模塊設計中，對于反應器出口成分和產(chǎn)品質量等不可在線測量的關鍵變量，采用機理模型和經(jīng)驗模型建立產(chǎn)品成分軟測量模型，實現(xiàn)對產(chǎn)品成分、反應轉化率等不可測被控變量的在線估計。 （3）反應與精餾強化過程的系統(tǒng)性能優(yōu)化技術 在經(jīng)濟穩(wěn)態(tài)優(yōu)化設計前期研究基礎上，開展多目標多約束動態(tài)優(yōu)化與多變量跟蹤控制相結合的分級優(yōu)化理論研究。在上層多目標多約束的動態(tài)優(yōu)化設計中，是以能耗和操作成本最小為優(yōu)化目標，以質量、尾氣/廢液排放和過程動態(tài)模型等為約束條件，采用多目標優(yōu)化算法對強化過程的關鍵操作參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化計算，給出工況最優(yōu)調節(jié)方案。根據(jù)多目標動態(tài)優(yōu)化給出的關鍵參數(shù)設定值最優(yōu)調節(jié)方案，采用設定值多步長滾動優(yōu)化給出多變量預測控制的參考軌跡，通過多變量協(xié)調預測控制和基礎控制回路的跟蹤調節(jié)，使系統(tǒng)輸出快速跟蹤設定值的最佳操作值，實現(xiàn)工況優(yōu)化與平滑調節(jié)，確保系統(tǒng)維持高品質運行特性，從源頭降低工況大范圍波動和事故發(fā)生的概率。 3.關鍵技術路線 項目針對反應與精餾過程，融合了化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術，采取理論研究、模擬實驗和工業(yè)應用相結合的技術路線，如下圖所示。項目分別開展反應精餾過程的多變量基礎控制系統(tǒng)設計、反應與分離能力動態(tài)協(xié)同調控新方法、強化過程分級優(yōu)化理論研究，并將項目成果融合，開展不同工況反應與精餾強化過程的一體化工程設計，研制一套流程模擬綜合實驗平臺，進行模擬驗證和工程應用研究。 4.項目技術特色和創(chuàng)新性 （1）針對反應與精餾強化過程，在傳統(tǒng)控制模式下擾動引起反應與分離動態(tài)失調和工況偏移，導致集成優(yōu)勢難以充分發(fā)揮工程問題，項目提出將設定值多步長滾動優(yōu)化、偏差區(qū)域容忍動態(tài)矩陣控制、多目標多約束動態(tài)優(yōu)化與傳統(tǒng)基礎控制相融合的動態(tài)協(xié)同調控新方法與分級優(yōu)化理論，在反應與分離動態(tài)協(xié)同作用下實現(xiàn)工況的優(yōu)化與平滑調節(jié)，確保系統(tǒng)維持高品質運行特性。 （2）項目沿著學科交叉與融合方向，將化學工程理論、自動控制理論、智能學習算法與計算機模擬技術相結合，提出不同工況反應與精餾強化過程流程模擬、控制系統(tǒng)設計與集成優(yōu)化理論相結合的一體化工程設計思想，并在常壓反應與減壓精餾集成的甲苯氯化反應精餾工業(yè)裝置上進行工程應用研究，解決裝置自動控制與平穩(wěn)操作等實際控制問題，發(fā)揮強化過程高轉化率/高選擇性、低能耗的集成優(yōu)勢。